Delivery HLS

DeliveryHLS

分发方式：HLS
SRS支持HLS/RTMP两种成熟而且广泛应用的流媒体分发方式。

RTMP指Adobe的RTMP(Realtime Message Protocol)，广泛应用于低延时直播，也是编码器和服务器对接的实际标准协议，在PC（Flash）上有最佳观看体验和最佳稳定性。

HLS指Apple的HLS(Http Live Streaming)，本身就是Live（直播）的，不过Vod（点播）也能支持。HLS是Apple平台的标准流媒体协议，和RTMP在PC上一样支持得天衣无缝。

HLS和RTMP两种分发方式，就可以支持所有的终端。

分发方式比较

详见下表：

分发 平台 协议 公司 说明
RTMP Windows Flash RTMP Adobe 主流的低延时分发方式，
Adobe对RTMP是Flash原生支持方式，
FMS（Adobe Media Server前身），
就是Flash Media Server的简写，可见Flash播放RTMP是多么“原生”，
就像浏览器打开http网页一样“原生”，
经测试，Flash播放RTMP流可以10天以上不间断播放。
HLS Apple/Android HTTP Apple/Google 延时一个切片以上（一般10秒以上），
Apple平台上HLS的效果比PC的RTMP还要好，
而且Apple所有设备都支持，
Android最初不支持HLS，后来也支持了，
但测试发现支持得还不如Apple，
不过观看是没有问题，稳定性稍差，
所以有些公司专门做Android上的流媒体播放器。
HDS - HTTP Adobe Adobe自己的HLS，
协议方面做得是复杂而且没有什么好处，
国内没有什么应用，传说国外有，
像这种东西SRS是绝对不会支持的。
DASH - HTTP - Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH)，
一些公司提出的HLS，
国内还没有应用，国外据说有用了，
nginx-rtmp好像已经支持了，
明显这个还不成熟，SRS是不会支持的。
HLS简介

HLS是提供一个m3u8地址，Apple的Safari浏览器直接就能打开m3u8地址，譬如：

http://demo.srs.com/live/livestream.m3u8
Android不能直接打开，需要使用html5的video标签，然后在浏览器中打开这个页面即可，譬如：

<video width=“640” height=“360”

    autoplay controls autobuffer 
    src="http://demo.srs.com/live/livestream.m3u8"
    type="application/vnd.apple.mpegurl">

HLS的m3u8，是一个ts的列表，也就是告诉浏览器可以播放这些ts文件，譬如：

EXTM3U

EXT-X-VERSION:3

EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:64

EXT-X-TARGETDURATION:12

EXTINF:11.550

livestream-64.ts

EXTINF:5.250

livestream-65.ts

EXTINF:7.700

livestream-66.ts

EXTINF:6.850

livestream-67.ts
有几个关键的参数，这些参数在SRS的配置文件中都有配置项： × EXT-X-TARGETDURATION：所有切片的最大时长。有些Apple设备这个参数不正确会无法播放。SRS会自动计算出ts文件的最大时长，然后更新m3u8时会自动更新这个值。用户不必自己配置。

EXTINF：ts切片的实际时长，SRS提供配置项hls_fragment，但实际上的ts时长还受gop影响，详见下面配置HLS的说明。
ts文件的数目：SRS可配置hls_window，指定m3u8中保存多少个切片，SRS会自动清理旧的切片。
livestream-67.ts：SRS会自动维护ts切片的文件名，在编码器重推之后，这个编号会继续增长，保证流的连续性。直到SRS重启，这个编号才重置为0。
譬如，每个ts切片为10秒，窗口为60秒，那么m3u8中会保存6个ts切片。

SRS如何支持HLS

SRS的HLS主要参考了nginx-rtmp的HLS实现方式，SRS没有做什么事情，都是nginx-rtmp实现的。而分发m3u8和ts文件，也是使用nginx分发的。

SRS只是读了遍ts的标准文档，把相关部分加了注释而已。譬如下面这段：

// @see : ngx_rtmp_mpegts.c
// TODO: support full mpegts feature in future.
class SrsMpegtsWriter
{
public:

static int write_frame(int fd, SrsMpegtsFrame* frame, SrsCodecBuffer* buffer)
{
    int ret = ERROR_SUCCESS;

    if (!buffer->bytes || buffer->size <= 0) {
        return ret;
    }

    char* last = buffer->bytes + buffer->size;
    char* pos = buffer->bytes;

    bool first = true;
    while (pos < last) {
        static char packet[188];
        char* p = packet;

        frame->cc++;

        // sync_byte; //8bits
        *p++ = 0x47;
        // pid; //13bits
        *p++ = (frame->pid >> 8) & 0x1f;
        // payload_unit_start_indicator; //1bit
        if (first) {
            p[-1] |= 0x40;
        }
        *p++ = frame->pid;

        // transport_scrambling_control; //2bits
        // adaption_field_control; //2bits, 0x01: PayloadOnly
        // continuity_counter; //4bits
        *p++ = 0x10 | (frame->cc & 0x0f);

        if (first) {
            first = false;
            if (frame->key) {
                p[-1] |= 0x20; // Both Adaption and Payload
                *p++ = 7;    // size
                *p++ = 0x50; // random access + PCR
                p = write_pcr(p, frame->dts - SRS_HLS_DELAY);
            }

            // PES header
            // packet_start_code_prefix; //24bits, '00 00 01'
            *p++ = 0x00;
            *p++ = 0x00;
            *p++ = 0x01;
            //8bits
            *p++ = frame->sid;

            // pts(33bits) need 5bytes.
            u_int8_t header_size = 5;
            u_int8_t flags = 0x80; // pts

            // dts(33bits) need 5bytes also
            if (frame->dts != frame->pts) {
                header_size += 5;
                flags |= 0x40; // dts
            }

            // 3bytes: flag fields from PES_packet_length to PES_header_data_length
            int pes_size = (last - pos) + header_size + 3;
            if (pes_size > 0xffff) {
                /**
                * when actual packet length > 0xffff(65535),
                * which exceed the max u_int16_t packet length,
                * use 0 packet length, the next unit start indicates the end of packet.
                */
                pes_size = 0;
            }

            // PES_packet_length; //16bits
            *p++ = (pes_size >> 8);
            *p++ = pes_size;

            // PES_scrambling_control; //2bits, '10'
            // PES_priority; //1bit
            // data_alignment_indicator; //1bit
            // copyright; //1bit
            // original_or_copy; //1bit 
            *p++ = 0x80; /* H222 */

            // PTS_DTS_flags; //2bits
            // ESCR_flag; //1bit
            // ES_rate_flag; //1bit
            // DSM_trick_mode_flag; //1bit
            // additional_copy_info_flag; //1bit
            // PES_CRC_flag; //1bit
            // PES_extension_flag; //1bit
            *p++ = flags;

            // PES_header_data_length; //8bits
            *p++ = header_size;

            // pts; // 33bits
            p = write_pts(p, flags >> 6, frame->pts + SRS_HLS_DELAY);

            // dts; // 33bits
            if (frame->dts != frame->pts) {
                p = write_pts(p, 1, frame->dts + SRS_HLS_DELAY);
            }
        }

        int body_size = sizeof(packet) - (p - packet);
        int in_size = last - pos;

        if (body_size <= in_size) {
            memcpy(p, pos, body_size);
            pos += body_size;
        } else {
            p = fill_stuff(p, packet, body_size, in_size);
            memcpy(p, pos, in_size);
            pos = last;
        }

        // write ts packet
        if (::write(fd, packet, sizeof(packet)) != sizeof(packet)) {
            ret = ERROR_HLS_WRITE_FAILED;
            srs_error("write ts file failed. ret=%d", ret);
            return ret;
        }
    }

    return ret;
}

};
配置方法

SRS的with-hls.vhost.comVHOST是HLS配置的实例：

the vhost with hls specified.

vhost with-hls.vhost.com {

hls {
    # whether the hls is enabled.
    # if off, donot write hls(ts and m3u8) when publish.
    # default: off
    enabled         on;
    # the hls output path.
    # the app dir is auto created under the hls_path.
    # for example, for rtmp stream:
    #   rtmp://127.0.0.1/live/livestream
    #   http://127.0.0.1/live/livestream.m3u8
    # where hls_path is /hls, srs will create the following files:
    #   /hls/live       the app dir for all streams.
    #   /hls/live/livestream.m3u8   the HLS m3u8 file.
    #   /hls/live/livestream-1.ts   the HLS media/ts file.
    # in a word, the hls_path is for vhost.
    # default: ./objs/nginx/html
    hls_path        /data/nginx/html;
    # the hls fragment in seconds, the duration of a piece of ts.
    # default: 10
    hls_fragment    10;
    # the hls window in seconds, the number of ts in m3u8.
    # default: 60
    hls_window      60;
}

}
其中hls配置就是HLS的配置，主要配置项如下：

enabled：是否开启HLS，on/off，默认off。
hls_path：HLS的m3u8和ts文件保存的路径。SRS会自动加上app和stream名称。譬如：
对于RTMP流：rtmp://localhost/live/livestream
HLS配置路径：hls_path /data/nginx/html;
那么会生成以下文件：
/data/nginx/html/live/livestream.m3u8
/data/nginx/html/live/livestream-0.ts
/data/nginx/html/live/livestream-1.ts
/data/nginx/html/live/livestream-2.ts
hls_fragment：秒，指定ts切片的最小长度。实际上ts文件的长度由以下公式决定：
ts文件时长 = max(hls_fragment, gop_size)
hls_fragment：配置文件中的长度。譬如：5秒。
gop_size：编码器配置的gop的长度，譬如ffmpeg指定fps为20帧/秒，gop为200帧，则gop_size=gop/fps=10秒。
那么，最终ts的时长为max(5, 10) = 10秒。这也是为什么有些流配置了hls_fragment，但是ts时长仍然比这个大的原因。
hls_window：秒，指定HLS窗口大小，即m3u8中ts文件的时长之和，超过总时长后，丢弃第一个m3u8中的第一个切片，直到ts的总时长在这个配置项范围之内。即SRS保证下面的公式：
hls_window >= sum(m3u8中每个ts的时长)
HLS和Forward

Forward的流和普通流不做区分，若forward的流所在的VHOST配置了HLS，一样会应用HLS配置进行切片。

因此，可以对原始流进行Transcode之后，保证流符合h.264/aac的规范，然后forward到多个配置了HLS的VHOST进行切片。支持多个源站的热备。

HLS和Transcode

Transcode将RTMP流转码后，可以让SRS接入任何编码的RTMP流，然后转换成HLS要求的h.264/aac编码方式。

配置Transcode时，若需要控制ts长度，需要配置ffmpeg编码的gop，譬如：

vhost hls.transcode.vhost.com {

transcode {
    enabled     on;
    ffmpeg      ./objs/ffmpeg/bin/ffmpeg;
    engine hls {
        enabled         on;
        vfilter {
        }
        vcodec          libx264;
        vbitrate        500;
        vfps            20;
        vwidth          768;
        vheight         320;
        vthreads        2;
        vprofile        baseline;
        vpreset         superfast;
        vparams {
            g           100;
        }
        acodec          libaacplus;
        abitrate        45;
        asample_rate    44100;
        achannels       2;
        aparams {
        }
        output          rtmp://127.0.0.1:[port]/[app]?vhost=[vhost]/[stream]_[engine];
    }
}

}
该FFMPEG转码参数，指定gop时长为100/20=5秒，fps帧率（vfps=20），gop帧数（g=100）。